每次路過火電廠冷卻塔的時候都覺得那是一個大“煙筒”，後來經過查詢原來這個叫冷卻塔是用水來作為迴圈冷卻劑，從一系統中吸收熱量排放至大氣中，以降低水溫的裝置，我們看到的冷卻塔總是冒著“白煙”，其實，它不是煙，而僅是熱氣。

冷卻塔是將工業生產過程中的廢熱透過與空氣進行熱質交換後傳給大氣，由於冷卻塔中工業迴圈冷卻水與空氣直接接觸，遇冷凝結成微小液滴而產生。產生“白色煙羽”，其成分以水霧為主，屬“視覺汙染”。

經過冷卻塔的的空氣，在塔出口為什麼會出現類似冒白煙的現象呢?這是和空氣的性質有關係，空氣是由幹空氣和水蒸氣組成。幹空氣恆定成分是氮氣、氧氣以及稀有氣體，這些成分之所以幾乎不變，是自然界各種變化相互補償的結果。

空氣中的水蒸氣量的變化卻可以是很大，空氣和特性也會因水蒸氣含量不同而有變化。空氣中水蒸氣的含量是有極限的，當含量達到這個極限後空氣就不能再容納更多的水蒸氣，此時的空氣為飽和空氣。

空氣中水蒸氣含量的極大值隨氣溫的升高而增大，空氣中含水蒸氣的多少的程度用相對溼度來表示，即在某一氣溫下空氣中的含的水蒸氣量與該溫度時飽和空氣的含水蒸氣量比，飽和空氣的相對溼度為100%。

處於飽和的空氣溫度降低時，由於空氣的所能容納的水蒸量變小，一部分水蒸氣便變為液態，液態水以極微小粒存在，看上去就象“白煙”。自然界中的霧也便是如此形成的。

冷卻塔出口的溼熱空氣處於飽和或接近飽和，出冷卻塔後與周邊的低溫空氣摻混後，溼熱空氣中的水蒸氣一部分變為液態，形成“白煙”。

以上就是總結的冷卻塔冒“白煙”的原理。希望可以幫到您，有什麼不足之處請指出。

電站旁邊冒白煙的塔，相信大家和我一樣，第一次看見電站旁邊毛白煙的塔以為是在冒煙，哈哈哈。其實並不是煙，而是水蒸氣。

冒白煙的塔專業的名稱叫冷水塔。冷水塔裡的冷卻後的水吸收做完功後的乏蒸汽的熱量，使之冷凝。吸收完熱量後的水又返回冷水塔冷卻。

利用吹進來的風與由上灑下來的水形成對流，把熱源排走，一部分水在對流中蒸發，帶走了相應的蒸發潛熱。從而降低水的溫度。蒸發的蒸汽在高空凝結成小水滴，形成白霧就。也就是是我們看到的“白煙”。 但是並不是所有的核電火電都有冷水塔。中國現有的核電都在沿海，直接利用海水冷卻乏蒸汽。所以都看不到冒“白煙”的塔。

講到這裡，大家可能有疑問，為什麼要設定冷水塔？

這就涉及到電廠熱力過程，無論核電還是火電幾乎都是利用朗肯迴圈。朗肯迴圈是指以水蒸氣作為工質的一種理想迴圈過程，主要包括等熵壓縮、等壓加熱、等熵膨脹、以及一個等壓冷凝過程。用於蒸汽裝置動力迴圈。

冷水塔裡的水的作用就是實現朗肯迴圈中等壓冷凝的過程。一般海水冷卻吸收的熱量進入大海釋放吸收的熱量，海水幾乎可以無限吸收熱量。而用冷水塔吸收不能無限吸收熱量，所以需要利用風冷來降低水的溫度，增加冷卻效率。這就是內陸電廠為什麼要設定冷水塔。

電站旁邊冒白煙的塔，相信大家和我一樣，第一次看見電站旁邊毛白煙的塔以為是在冒煙，哈哈哈。其實並不是煙，而是水蒸氣。

冒白煙的塔專業的名稱叫冷水塔。冷水塔裡的冷卻後的水吸收做完功後的乏蒸汽的熱量，使之冷凝。吸收完熱量後的水又返回冷水塔冷卻。

利用吹進來的風與由上灑下來的水形成對流，把熱源排走，一部分水在對流中蒸發，帶走了相應的蒸發潛熱。從而降低水的溫度。蒸發的蒸汽在高空凝結成小水滴，形成白霧就。也就是是我們看到的“白煙”。 但是並不是所有的核電火電都有冷水塔。中國現有的核電都在沿海，直接利用海水冷卻乏蒸汽。所以都看不到冒“白煙”的塔。

講到這裡，大家可能有疑問，為什麼要設定冷水塔？

這就涉及到電廠熱力過程，無論核電還是火電幾乎都是利用朗肯迴圈。朗肯迴圈是指以水蒸氣作為工質的一種理想迴圈過程，主要包括等熵壓縮、等壓加熱、等熵膨脹、以及一個等壓冷凝過程。用於蒸汽裝置動力迴圈。

冷水塔裡的水的作用就是實現朗肯迴圈中等壓冷凝的過程。一般海水冷卻吸收的熱量進入大海釋放吸收的熱量，海水幾乎可以無限吸收熱量。而用冷水塔吸收不能無限吸收熱量，所以需要利用風冷來降低水的溫度，增加冷卻效率。這就是內陸電廠為什麼要設定冷水塔。

出品：科普中國

監製：中國科學院計算機網路資訊中心

截至目前，中國還沒有一座建於內陸的商用核電站，而原因是，若在內陸建核電站，就得建造一個冷卻塔，也就是大家平時看到的下圖這種，雙曲面結構，會冒白煙，看上去汙染很嚴重的樣子，但其實這裡的白煙全都是水蒸氣，跟家裡煮飯冒出的蒸氣沒本質區別。

圖片來Industrial Access。

故，在國內我們看到的冷卻塔，幾乎全是火電站的配套設施。而美國是全球核能發電量最大的國家，他們有很多內陸核電站，所以你會看到，美國的不少內陸核電站都有冷卻塔。

冷卻塔的作用不難理解，火電站和核電站都是加熱水，得到高壓蒸氣，繼而衝擊汽輪機發電。然而，高溫高壓蒸氣衝擊汽輪機後，我們絕不能把這些蒸氣白白地放入空氣中走掉。所以，得把高溫蒸氣進行冷卻，讓它再次變成水，繼續迴圈。

趙順安教授在其所著的書《海水冷卻塔》中，有這樣一組資料，傳統火力發電廠中，燃料燃燒的能量只有大約40%左右轉化為電能，而48%隨冷卻水排掉，12%被煙氣帶走。而在核電站中，核能中只有大約33%左右轉化為電能，其他的67%均變為廢熱由冷卻水帶走。

所以，對於核電站和火電站來說，冷卻永遠是一個大問題。

而目前，雙曲面冷卻塔是最為經濟高效的方式。

那麼，它到底是怎麼運作的？

要理解冷卻塔的工作原理，咱們現在就不妨來思考一下，如果給你1千萬噸熱水，你怎樣才能快速、經濟地把它冷卻？

小孩子可能會想到的辦法是，用冷櫃冰凍或者使用電風扇使勁吹呀吹！

但我們是成人……

那麼，可不可以用銅皮把這1千萬噸熱水裝起來，然後放入大河中，讓河水冷卻它？

想想就發現這行不通，因為你會讓河水的溫度升高，破壞生態。另一個問題是，周圍可能沒有大河，即使有，這條河也可能是季節河，冬天就沒水了。

所以，最好的方式還是在海邊，用海水。

可問題是，我們的核電站或者火電站沒有在海邊。

怎麼辦？

增加熱水與空氣的接觸面積是一個好辦法，比如把這1千萬噸熱水抽到一大根置於高處的水平管子裡，並在管子的底部鑽密密麻麻的蜂窩狀小孔，接著，熱水透過這些小孔流下，流下的過程中，因為增加了熱水與空氣的接觸面積，冷卻速度就快了。

這是一個不錯的方案。但它完美嗎？

好像還有改進的空間。

我們可以在一個水平的長長的洞中，把裝熱水的大管子置於洞的內部，且是頂部位置，接著，洞的左邊入口放一個大風機，不斷往洞中鼓風，洞的右邊出口也放一個大風機，往外抽氣，如此的話，當洞中管子裡面的熱水落下時，就像傾盆熱雨，同時，一股強大的氣流從左吹向右，於是冷卻速度更快了。

這方案確實高效，可仔細想想，問題也不少。

比如說，你需要一個很長的洞，如果這個洞位於地下，那麼你需要開鑿，如果位於地上，你又會佔用大量的土地。

還有，這個方案中，有一個大鼓風機，還有一個大抽風機，這也是挺耗電的。

你說等等！等等！如果這個洞不是水平的，而是垂直的，那麼，它就不會佔用太多土地了。

嗯，咱們越來越接近答案了，請繼續。

你說，方法是建造一個洞，不，此時再說洞就不合適了，咱們就建造一個圓柱形的塔，塔的上方是開口的。

然後把熱水抽到塔的中部，再讓熱水噴灑下來，就像塔內在下一場熱雨。而塔的底部，其四周是開口的，風從塔底進入，往上走，而熱雨往下掉，逆流接觸的過程中，上升的空氣就把水裡面的熱量帶走了。

又因為，溼空氣變熱後，密度會降低，故空氣會自行往上走。也就是說，進入塔內的空氣由於變熱，會加快上升，這會帶來一個抽吸的作用，那麼塔的底部，空氣就被抽吸進去了。所以，此方案中，可以不要吹風機。

恭喜你，你已經得到了基本正確的答案。但還有一些問題。比如說，熱水從塔內如傾盆大雨般落下，它落下的速度較快，這減少了與空氣的接觸時間。而且，大雨滴與空氣的接觸面積是最大的嗎？

你一拍大腿，又想到一個方案：一杯熱水冷卻到常溫需要不少時間，但如果把這杯熱水平鋪在一大塊鐵皮上，形成一大片很薄的水膜，則這杯熱水將會在幾秒內被冷卻。

所以你說，再把熱水拋灑之前，我們應該先將其拋灑在一些類似於散熱片的裝置上。如此，熱水在散熱片上形成大量的垂直水膜，當空氣從下往上走，吹過水膜時，熱水也就被冷卻了。

最後一個問題：空氣與熱水膜大量接觸後，空氣中會夾雜大量微小的霧狀小液滴，如果這些霧狀小液滴時時刻刻都排到塔外的話，我們就會損失很多水。

您又想了想，說，那就在塔的出口處，放置一些除水器。

恭喜你，你已經把有百年曆史的冷卻塔重新發明了一遍。

如上圖，冷卻塔的內部就是這樣子的。由於不需要抽風機或鼓風機，這樣的冷卻塔又叫做“自然通風冷卻塔”。當然，冷卻塔有多種，但原理大同小異。

自然通風冷卻塔主要用在電力行業，因為電力行業的冷卻水流量大，既要冷卻塔處理能力強，還要執行費用低。而這正是自然通風冷卻塔的優勢，一般每小時能處理的水量高達幾千噸，更高的，還有每小時處理10萬噸以上的。

正因此，自然通風冷卻塔一般做的都很大，目前世界最大的冷卻塔高210米，它就是寧夏方家莊電廠的冷卻塔。

方家莊電廠冷卻塔高210米，底座半徑89米，圖片來自中國火力發電網。

國際上面積最大的足球場地一般也就10800平方米，而方家莊電廠冷卻塔的面積就高達24871平方米。

冷卻塔的高和大，這使它成為國外極限跳傘愛好者的樂園。

圖片來自Petr Louzensky/Shutterstock。

火電廠的咱們就不說了，因為大家擔心的不是火電廠，而是核電站冷卻塔冒出的水蒸氣有沒有輻射？

答案當然是沒有的。

上面的動圖中，最左邊迴圈的是“一回路”，中間迴圈的是“二回路”，最右邊迴圈的是“三迴路”，而冷卻塔冷卻的是三迴路的水，三迴路距離反應堆堆芯很遠，且各回路之間都是密封的，否則也就迴圈不下去了。

那是冷卻塔，冷卻裝置，我們平常看到它冒出來的白煙，那是水蒸氣，屬於對環境無汙染的排放物。核電站火力發電，是透過核反應堆釋放熱量，高溫高壓蒸煮水，形成高溫高壓水汽，從而推動渦輪發電機，進行切割磁感線，產生電。有進自然得有出，所以透過冷卻塔進行冷卻，排放，這樣才不會對環境造成汙染，不會對周邊的生態造成破壞。內部結構如下圖:

好了，本次作答就先到這裡了，很高興能夠參與作答，謝謝各位的品閱！

涼水塔，裡面執行的是單獨迴路的冷卻水，冷卻水從涼水塔下面的水池迴圈流入發電廠冷凝器散熱管束中將汽輪機中做功末端的乏汽冷卻，這是個熱交換的過程，1.乏汽在冷凝汽中放熱從而凝結為水繼續迴圈至鍋爐，再至汽輪發電機組發電。2.冷卻水在冷凝器中吸熱升溫後再迴圈至涼水塔上部，經噴淋裝置及填料灑水裝置後的冷卻水以很細密的小水滴如下雨般從冷水塔上的淋水機構洩下回流至水池中，冷卻水從上方洩至水池這一過程也是個熱交換過程，此間洩水至水池的過程，冷卻水溫大約從高溫(約36、7度)下降十多度是個放熱過程，同時，冷卻塔內空氣帶水氣在塔內形成微負壓，塔下空氣源源不斷的往塔貝補充，大量的水氣與空氣吸熱後從冷水塔頂部飄出。從而形成大家看見的白煙，其實那全都是水蒸氣。

1過程與2過程都是各自獨立的系統。